Orientador: Carlos Alberto Luengo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T21:13:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Capobianco_Gino_M.pdf: 4123748 bytes, checksum: 70fa07821354409bdf2dd4b12e24169c (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Apresenta-se um estudo do processo de obtenção de fibras de carbono ativadas a partir do piche vegetal com objetivo de aumentar valor agregado de sub-produtos da produção de carvão vegetal, abrindo desta forma, a possibilidade de novos mercados para esses sub-produtos. Para tanto, analisou-se através de séries históricas, a evolução da produção de carvão vegetal, sua demanda e oferta, assim como os principais setores consumidores, destacando-se dentre outros o setor industrial. Através desta análise, observou-se a importante participação das siderurgias a carvão vegetal no cenário energético nacional. Posteriormente, analisou-se o segmento da carboquímica vegetal, estudando-se o potencial da recuperação dos sub-produtos do carvoejamento e os processo tecnológicos de conversão, inferindo-se, desta forma, o potencial dos resíduos desta industria (piche vegetal). Partindo destas análises, foi desenvolvida uma unidade de bancada para a obtenção das fibras de carbono a partir do piche vegetal. O piche vegetal foi tratado mediante uma preparação prévia de extração com solvente, antes de ser realizado o processo de fiação. Logo, o processo consistiu em fiação do piche, seguida de estabilização e carbonização, terminando com a ativação da fibra. A análise da transformação da fibra de piche vegetal em fibra de carbono ativada foi realizada em termos de rendimento e característica microestrutural por microscopia óptica de luz polarizada (MOPL) e microscopia eletrônica de Varredura (MEV). A ativação das fibras de carbono a base de piche vegetal foj analisada, tendo-se como características padrões a área da superfície específica e a perda de massa. Obtiveram-se como resultados de caracterizações, valores que indicam a potencialidade de aplicação dessas fibras em áreas onde normalmente são utilizados outros tipos de materiais com alta capacidade de adsorção. Também, foi apresentada uma estimativa da viabilidade econômica da implantação de uma unidade comercial, baseada em literaturas disponíveis e nas industrias de fibras de carbono já existentes / Abstract: This work consists of a study of the attainrnent process of activated carbon fiber ITom wood tar pitch in order to increase value-added of by-products of the charcoal production and possibly to open new markets for those by-products. To achieve this objective, it was analyzed through historical series, the evolution of the charcoal production, its demand and offers, as well as the main consuming sectors, among them the industrial sector. Through this analysis, it was observed important participation of the charcoal-based steel industry in the national energy scene. In addition, the segment of the charcoal by-products industry was analyzed, studying the potential of the recovery of by-products ITom the technological wood carbonization process and the process of conversion and as a result the potential of the residues of this industry (wood tar pitch). From these analyses, it was developed a unit of bench test for the attainrnent of carbon fibers ITom the wood tar pitch. The wood tar pitch was treated by means of a previous preparation of extraction with solvent, before being carried through the spinning processo The process consisted of the spinning of the tar, followed by the stabilization and carbonization and the activation of the fiber. The analysis of the transformation of the wood tar pitch fiber in activated carbon fiber was carrÍed through based on yie1d and microstructural characteristics for Optic Polarized Light Microscopy (OPLM) of polarized light and Scanning Electronic Microscopy (SEM). The wood tar pitch based carbon fiber was analyzed and presented as standard characteristics the specific area surface and the burn-off As a result, it was obtained values that Indicate the potentiality of application of those fibers in areas where normally other types of materiaIs WÍth increase capacity of adsorption are used. Also, it was presented an estimate of the economic viability of the implantation of a commercial unit based on the available literature and the existing carbon fibers industry / Mestrado / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador : Pedro L.O. Volpe / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-13T23:07:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tonegutti_ClaudioAntonio_M.pdf: 6260014 bytes, checksum: d45f3138391b4950573203f9f63af90f (MD5) Previous issue date: 1990 / Mestrado

Orientadores: Antonio Carlos Luz Lisbôa, Aparecido dos Reis Coutinho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T22:28:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mendez_ManoelOrlandoAlvarez_D.pdf: 8886603 bytes, checksum: 23381b4592620a30fa07c0e7366d50c1 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Gás natural (GN) é uma fonte de energia de origem fóssil, encontrado em formações rochosas subterrâneas ou associados em reservatórios de petróleo. O consumo anual de gás natural no Brasil em 2013 foi de 36,8 bilhões de metros cúbicos, equivalente a 1,1% do consumo mundial de 3,35 trilhões de metros cúbicos. Segundo o Ministério de Minas e Energia do Brasil, em 2013 o GN apresentou aproximadamente 12% da oferta interna de energia, com aumento em torno de 16% de 2012 para 2013. Porém o aumento nesta oferta enfrenta problemas devido aos elevados custos de transporte e armazenamento do GN, devido sua baixa densidade energética em condições de temperatura e pressão padrão, quando comparado com combustíveis líquidos derivados do petróleo. Os dois métodos convencionais de armazenamento e transporte de GN é a liquefação (GN Liquefeito ¿ GNL) e compressão (GN Comprimido ¿ GNC). O GN Adsorvido (GNA) é uma alternativa promissora aos métodos convencionais, pois em pressões moderadas, em torno de 4,0 MPa, um tanque com adsorvente possui capacidade de armazenamento superior a de um tanque vazio, devido à adsorção do gás natural nos microporos no adsorvente, que permite utilização de reservatórios mais leves e seguros. No presente trabalho foi realizado a produção de carvões ativados (CA) à partir de resíduos ou subprodutos de baixo valor agregado de setores industriais, com objetivo de avaliar a aplicabilidade destes CA em sistemas GNA, e de avaliar a influência de suas características na transferência de calor do leito adorvente. Coque de petróleo e biomassa foram ativadas física e/ou quimicamente, resultando em materiais adsorvente. Estes materiais foram caracterizados por meio de adsorção de nitrogênio gasoso a 77 K para identificar quais materiais e condições de produção são mais adequadas para o uso em sistemas GNA. Medidas de armazenamento de metano foram realizadas para avaliar a capacidade dos CA em função da pressão e temperatura. Os resultados de armazenamento foram analisados por meio de relações viriais, modelo de adsorção de Toth, potencial de adsorção e modelo de Dubinin-Stoeckli, permitindo obter parâmetros de adsorção, tais como, distribuição de poros e energias de adsorção. Modelo de transferência de calor em leito de armazenamento de gás natural foi desenvolvido considerando simultaneamente a transferência de calor e equilíbrio de adsorção. A resolução deste modelo permitiu avaliar parâmetros relativos aos efeitos da evolução térmica do leito e como esta afeta a operação de armazenamento. Perfis de temperatura no interior do leito de armazenamento em função da posição radial e tempo de armazenamento foram obtidos considerando diferentes cenários de troca térmica pela parede do tanque / Abstract: Natural gas (NG) is a energy source found in underground rock formations or associated with petroleum reservoirs. Brazil's annual natural gas consumption in 2013 was 36.8 billion cubic meters, equivalent to 1.1% of world consumption of 3.35 trillion cubic meters. According to the Ministry of Mines and Energy of Brazil, in 2013 the NG was approximately 12% of the domestic energy supply, an increase of around 16% from 2012 to 2013. However this offer is facing increasing problems due to high cost of transportation and storage, and because of its low energy density in standard conditions of temperature and pressure when compared to petroleum-derived liquid fuels. The two conventional methods of storage and transportation of natural gas is the liquefied natural gas (LNG) and compressed natural gas (CNG). The Adsorbed NG (ANG) is a promising alternative to conventional methods because at moderate pressures around 4.0 MPa, the adsorbent has a higher storage capacity than an empty storage tank, due to the adsorption of natural gas in the micropores of the adsorbent, which allows the use of lighter and safer tanks. In the present work production of activated carbon (AC) was made from waste or by-products of low cost from industries, in order to evaluate the applicability of these AC in ANG systems, and to evaluate the influence of their characteristics on the heat transfer of the asdorbent bed. Petroleum coke and biomass were activated physically and/or chemically. These materials were characterized by nitrogen gas adsorption at 77 K in order to identify wich materials and wich production conditions are better suited for use in ANG systems. Measurements of methane storage were carried out to evaluate the methane adsorption capacity of the AC as a function of pressure and temperature. The methane storage results were analyzed by adsorption virial relations, Toth adsorption model, potential adsorption model and Dubinin-Stoeckli model, allowing to obtain adsorption parameters such as pore distribution and adsorption energies. A heat transfer model in the adsorbent bed was developed considering heat transfer and adsorption equilibrium. The data obtained ny this model allow evaluate parameters related to the termal effects of the adsorbent bed and how this parameters affects the storage operation. Temperature profiles within the bed storage as function of the radial position and time of storage were obtained considering different scenarios by heat exchange through tank wall / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

A crescente utilização de resíduos alternativos para a produção de carvão ativado potencializou este projeto de pesquisa com o intuito de desenvolver novos carvões ativados a partir da utilização do resíduo do coco, da banana e da laranja como material precursor, favorecendo a sustentabilidade do ambiente. Foram realizadas análises específicas e oficiais, verificando as características texturais e químicas desses materiais, uma vez que a literatura não descreve as características do carvão ativado proveniente do material precursor que será utilizado. Primeiramente coletou-se a fibra-de-coco seco e bagaços/cascas de banana e de laranja para posterior preparação desse material através da impregnação com ZnCl2, da ativação química e da realização de um teste de avaliação da eficiência do carvão. Os resultados obtidos foram um carvão ativado com massa de carbono fixo em todas as amostras (coco/banana = 25/75), (coco/banana = 75/25), (coco/laranja = 75/25), apresentando eficiência na diminuição dos valores de pH, CE e turbidez da água. Portanto, a produção de carvão ativado a partir de resíduos de coco, banana e laranja apresentaram, comparativamente, as características dos carvões ativados já produzidos por outros resíduos e mostrou ser uma alternativa viável para a indústria que tem interesse em produção de larga escala, beneficiando a indústria e o ambiente. O carvão ativado de banana e laranja diminuiu os valores de pH e CE; e o de laranja foi mais efetivo na redução da turbidez em 98,4 %. / The increasing use of alternative waste activated carbon production ramped up this research project with the aim to develop new activated coals from coconut residue utilization, the banana and orange as precursor material, favoring the sustainability of the environment. Specific analyses were carried out and officers, noting the textural and chemical characteristics of these materials, since the literature does not describe the characteristics of activated carbon derived from the precursor material that will be used. First collected the fiber-to-dried coconut and banana and orange bagasse/cark for subsequent preparation of this material by impregnation with ZnCl2, chemical activation and performing a test for evaluating the efficiency of the coal. The results were an activated carbon with carbon mass fixed in all samples (coconut/banana = 25/75), (coconut/banana = 75/25), (coconut/orange = 75/25), showing efficiency in the reduction of pH, electric conductivity values and turbidity of the water. Therefore, the production of activated carbon from waste coconut, banana and orange presented, comparatively, the characteristics of activated coals ever produced for other waste and proved to be a viable alternative for the industry that has a vested interest in large-scale production, benefiting the industry and the environment. The activated carbon of banana and orange decreased the pH and electric conductivity; and the Orange was more effective in reducing turbidity in 98.4%.

Orientador: Antonio Carlos Luz Lisboa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-06T17:26:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mendez_ManoelOrlandoAlvarez_M.pdf: 2603376 bytes, checksum: 0c8ee135799f28f8bda8e30c0023f76d (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Materiais Carbonosos Ativados (MCA), tais como Carvões Ativados (CA) e Peneiras Moleculares de Carbono (PMC), são caracterizados por apresentar elevada área superficial específica e um grande volume de poros em sua matriz carbonosa, sendo sua principal propriedade a de adsorver moléculas tanto na fase líquida quanto na gasosa. O Brasil importa em sua totalidade peneiras moleculares produzidas a partir de precursores carbonosos, empregando-os nas mais diversas áreas de ciência e tecnologia e em vários segmentos industriais. O coque de petróleo é um resíduo com alto teor de carbono fixo e baixo teor de cinzas, e em decorrência de sua estrutura praticamente amorfa, é um material de pouco valor comercial, sendo considerado um resíduo problemático, tanto em termos ambientais quanto comerciais. Desta forma, a utilização de coque de petróleo para a produção de CAs e de PMCs torna-se atrativa para a utilização deste resíduo. O presente trabalho teve como objetivo estudar a síntese de carvões ativados através das ativações física e química de coque de petróleo proveniente da unidade de coqueamento retardado da REPLAN - PETROBRÁS, buscando avaliar as influências dos parâmetros de processo na qualidade dos CAs, tais como: concentração de agente ativante, tempo de ativação, temperatura de ativação e granulometria do coque de petróleo. A ativação física apresentou resultados insatisfatórios devido a baixa reatividade do coque de petróleo com o dióxido de carbono. Contudo, o coque de petróleo apresentou uma maior reatividade com hidróxido de potássio, permitindo desenvolver uma metodologia adequada para a ativação química do coque de petróleo com KOH, de modo a obter carvões ativados de elevada área superficial. Os resultados obtidos indicam a possibilidade de produção de carvões ativados de elevada área superficial, superiores a 2000 m2.g-1 a partir do coque de petróleo / Abstract: Activated Carbon MateriaIs (ACM), such as Activated Carbons (AC) and Carbon Molecular Sieves (CMS), are characterized by a high specific surface area em high pore volume in their carbon matrix, being their principal property to adsorb molecules in liquid and gas phase. Brazil imports all its molecular sieves, using them in several areas of science and technology and industrial segments. Petroleum coke is a high carbon content residue with low ash content, and due to its amorphous structure have low comercial value, being considered an environmental and comercial problem. In this sense, the utilization of petroleum coke to produce AC and CMS becomes an atractive utilization of this residue. The objective of the present work was to study the synthesis of activated carbon by physical and chemical processes using as raw material the petroleum coke originated from the delayed coking unit from REPLAN PETROBRAS, evaluating the infiuence of process parameters, such as activating agent concentration, activation time, activation temperature and average particle size on the AC quality. The results of physical activation of petroleum coke was not satisfactory due to the low reactivity of the petroleum coke with the carbon dioxide. However, the petroleum coke presented higher reactivity with potassium hidroxide, given the possibility to develop an adequate methodology to chemically activate petroleum coke with KOH, in order to obtain activated carbon with high specific surface area. The results indicated the possibility to produce activated carbon materiaIs from petroleum coke with surface area higher than 2000 m2 .g-l / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Made available in DSpace on 2017-06-01T18:20:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 valmir_rocha_cavalcante.pdf: 556560 bytes, checksum: 7b21935e12943475da1325d0153dd7b8 (MD5) Previous issue date: 2015-05-12 / The increasing use of alternative waste activated carbon production ramped up this research project with the aim to develop new activated coals from coconut residue utilization, the banana and orange as precursor material, favoring the sustainability of the environment. Specific analyses were carried out and officers, noting the textural and chemical characteristics of these materials, since the literature does not describe the characteristics of activated carbon derived from the precursor material that will be used. First collected the fiber-to-dried coconut and banana and orange bagasse/cark for subsequent preparation of this material by impregnation with ZnCl2, chemical activation and performing a test for evaluating the efficiency of the coal. The results were an activated carbon with carbon mass fixed in all samples (coconut/banana = 25/75), (coconut/banana = 75/25), (coconut/orange = 75/25), showing efficiency in the reduction of pH, electric conductivity values and turbidity of the water. Therefore, the production of activated carbon from waste coconut, banana and orange presented, comparatively, the characteristics of activated coals ever produced for other waste and proved to be a viable alternative for the industry that has a vested interest in large-scale production, benefiting the industry and the environment. The activated carbon of banana and orange decreased the pH and electric conductivity; and the Orange was more effective in reducing turbidity in 98.4%. / A crescente utilização de resíduos alternativos para a produção de carvão ativado potencializou este projeto de pesquisa com o intuito de desenvolver novos carvões ativados a partir da utilização do resíduo do coco, da banana e da laranja como material precursor, favorecendo a sustentabilidade do ambiente. Foram realizadas análises específicas e oficiais, verificando as características texturais e químicas desses materiais, uma vez que a literatura não descreve as características do carvão ativado proveniente do material precursor que será utilizado. Primeiramente coletou-se a fibra-de-coco seco e bagaços/cascas de banana e de laranja para posterior preparação desse material através da impregnação com ZnCl2, da ativação química e da realização de um teste de avaliação da eficiência do carvão. Os resultados obtidos foram um carvão ativado com massa de carbono fixo em todas as amostras (coco/banana = 25/75), (coco/banana = 75/25), (coco/laranja = 75/25), apresentando eficiência na diminuição dos valores de pH, CE e turbidez da água. Portanto, a produção de carvão ativado a partir de resíduos de coco, banana e laranja apresentaram, comparativamente, as características dos carvões ativados já produzidos por outros resíduos e mostrou ser uma alternativa viável para a indústria que tem interesse em produção de larga escala, beneficiando a indústria e o ambiente. O carvão ativado de banana e laranja diminuiu os valores de pH e CE; e o de laranja foi mais efetivo na redução da turbidez em 98,4 %.